半导体量子阱中电子自旋弛豫和动量弛豫

根据电子自旋轨道耦合对自旋极化弛豫影响的DP机理进一步导出了半导体中电子自旋弛豫与动量弛豫及载流子浓度的关系，并采用飞秒抽运探测技术在室温下测量AlGaAs/GaAs 多量子阱中载流子浓度在 1×10¹⁷—1×10¹⁸cm^-3范围内，电子自旋弛豫时间由58ps增加至82 ps的变化情况，与理论计算值符合，说明了随着载流子浓度的增加，载流子间的频繁散射加速了电子动量驰豫，减弱了电子自旋轨道耦合作用，从而延长了电子自旋寿命. 关键词： 电子自旋轨道耦合 电子自旋弛豫和动量弛豫 飞秒光谱技术     

(110)-GaAs量子阱中光生载流子对电子自旋弛豫的影响

我们实验研究了(110)-GaAs量子阱中光生载流子对电子自旋弛豫的影响。通过测量量子阱的荧光寿命和光学吸收计算,我们能得到不同泵浦光功率下的带间吸收所产生的空穴浓度;相对应地,通过双色磁光科尔旋转技术,我们测量了该GaAs量子阱中电子自旋的动力学过程。结合两者,我们得到了电子自旋弛豫速率与空穴浓度的关系。实验结果表明电子自旋弛豫速率与空穴浓度呈线性依赖关系,验证了BirAronov-Pikus机制主导该体系的电子自旋弛豫。     

室温下(Ga,Mn)As中载流子的自旋弛豫特性

运用飞秒时间分辨抽运-探测克尔光谱技术,研究了室温下退火及未退火(Ga,Mn)As的载流子自旋弛豫的激发能量密度依赖性,发现电子自旋弛豫时间随激发能量密度增加而增大,而在同一激发能量密度下,退火样品比未退火样品具有更短的载流子复合时间、电子自旋弛豫时间和更大的克尔转角,显示DP机理是室温下(Ga,Mn)As的电子自旋弛豫的主导机理.退火(Ga,Mn)As的超快克尔增强效应显示其在超高速全光自旋开关方面的潜在应用价值,也为(Ga,Mn)As铁磁性起源的p-d交换机理提供了证据. 关键词： (Ga Mn)As稀磁半导体 时间分辨克尔光谱 电子自旋弛豫 DP机理     

载流子复合对时间分辨法拉第旋转光谱的影响

利用二能级体系速率方程,推导了半导体中探测光探测到的法拉第旋转光谱的理论模型,发现电子-空穴对的复合对法拉第旋转信号随时间的衰减有重要影响,并利用该模型对GaAs量子阱中实验测得的法拉第旋转光谱进行拟合,得到GaAs量子阱材料中的电子自旋弛豫时间为73.5 ps,而直接利用单指数进行拟合得到的电子自旋弛豫时间仅为51.3 ps. 因此,直接利用单指数对法拉第旋转光谱进行拟合得到电子自旋弛豫时间的传统做法是不准确的. 关键词： 自旋弛豫时间 时间分辨法拉第旋转光谱 GaAs量子阱     

量子阱中电子自旋注入及弛豫的飞秒光谱研究

采用飞秒脉冲的饱和吸收光谱方法研究了GaAs/AlGaAs多量子阱中电子自旋的注入和 弛豫特性，测得电子自旋极化弛豫时间为80±10ps.说明了电子自旋 轨道耦合相互作用引 起局域磁场的随机化，是导致电子的自旋极化弛豫的主要机理. 关键词： 自旋电子学 半导体量子阱 飞秒激光光谱 自旋 轨道耦合     

界面生长中断对GaAs (111)衬底上 AlGaAs/GaAs量子阱电子自旋寿命的影响

用固源分子束外延技术(SSMBE)在GaAs(111)衬底上,采用不同的界面中断时间生长了多组AlGaAs/GaAs多量子阱样品(MQWs),通过室温发光光谱和时间分辨克尔旋转谱(TRKR)研究了界面生长中断对发光光谱半峰全宽(FWHM)和量子阱中电子自旋弛豫时间(自旋寿命)的影响,发现了自旋寿命随着界面生长中断时间的增加呈现先减小后增加的趋势,此变化趋势与荧光光谱半峰全宽表征的材料质量随中断时间的变化一致,适当的界面生长中断时间能有效的增加GaAs (111)衬底上AlGaAs/GaAs 多量子阱中电子自旋寿命。     

本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的时-空分辨吸收光谱研究

发展了一种时-空分辨圆偏振光抽运-探测光谱及其理论,并用于本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的实验研究.获得室温下本征GaAs量子阱中的“自旋双极扩散系数”为D_as=37.5±15 cm²/s.此结果比用自旋光栅法测量到的掺杂GaAs量子阱中电子自旋扩散系数小.解释为是由于“空穴库仑拖曳”效应减慢了电子自旋波包的扩散输运. 关键词： 时-空分辨抽运-探测光谱 电子自旋扩散 GaAs量子阱     

双三角量子阱中不对称性及掺杂浓度对电子拉曼散射的影响(英文)

在有效质量近似下,从理论上研究了非对称双三角量子阱的拉曼散射。推导了导带子带间电子跃迁的微分散射截面表达式,以GaAs/AlxGa1-xAs材料为例进行了数值计算。结果表明,散射光谱不仅与掺杂浓度有关,而且与双量子阱的不对称性有关,随着量子阱不对称性的增加或掺杂浓度的减少,散射峰发生了红移。本工作对设计新型微电子和光电子器件有一定的指导意义。     

电子自旋偏振度及其弛豫过程的飞秒激光吸收光谱研究

基于二能级体系的速率方程，获得了非完全初始自旋偏振极化条件下的自旋偏振向上和向下 载流子布居弛豫的解析解. 基于小信号近似，给出了左、右旋圆偏振探测光的饱和吸收变化 的表达式. 此表达式中含有电子布居的初始自旋偏振度参数，因而用此表达式拟合实验数据 能够直接获取电子布居的初始自旋偏振度，而电子布居的初始自旋偏振度在自旋偏振输运研 究中是一个非常重要的关键参数. 实验获得了GaAs/AlGaAs多量子阱结构中光注入电子布居 的初始自旋偏振度及其弛豫时间常数. 关键词： 圆偏振抽运_探测技术 电子自旋偏振度 自旋偏振弛豫 GaAs量子阱     

GaAs/AlGaAs多量子阱中载流子动力学的实验研究

利用瞬态光栅激光光谱技术测量了(110)方向生长的本征GaAs/AlGaAs多量子阱的双极扩散系数.室温下,光激发的载流子浓度n_ex=3.4×10¹⁰/cm²时,测得双极扩散系数D_a=13.0 cm²/s,载流子的寿命τ_R=1.9 ns.改变光激发的载流子浓度(n_{ex关键词： 瞬态光栅 量子阱 空穴输运}     

声表面波对GaAs(110)量子阱发光特性的调制

结合声表面波和光致发光谱在低温(15K)下对非故意掺杂的GaAs(110)量子阱结构的发光特性进行了研究.实验结果表明，由于声表面波的作用GaAs(110)量子阱的发光强度减弱,并且其对应的重空穴能级出现了分裂的现象，当施加的声波强度P_rf达到20dBm时，能级分裂ΔE达到了10meV.进一步讨论了声表面波对GaAs(110)量子阱圆偏振光自旋注入的影响. 关键词： 发光 GaAs量子阱 声表面波 自旋极化     

选择性p型量子阱垒层掺杂在双波长发光二极管光谱调控中的作用

采用软件理论分析的方法对选择性p型掺杂量子阱垒层在InGaN双波长发光 二极管(LED)中的光谱调控作用进行模拟分析.分析结果表明, 选择性p型掺杂对量子阱中电子和空穴浓度分布的均衡性起到一定的调控作用, 在适当选择p型掺杂量子阱垒层层数的条件下,能够改善量子阱中载流子的 辐射复合速率, 降低溢出电子浓度,从而有效提高芯片内量子效率,并减缓内量子效率随驱动 电流增大而快速下降的趋势.随着活性层量子阱增加到特定数量, 选择性p型掺杂的调控效果更加明显, LED芯片的双波长发光峰强度达到基本均衡.     

δ-掺杂受主的扩散对GaAs/AlAs量子阱子带的影响（英文）

在15 nm GaAs/5 nm AlAs单量子阱的GaAs阱层中间,分别进行不同浓度剂量的铍受主的δ-掺杂。铍受主在量子阱层中的扩散浓度分布,由扩散方程数值解出。高温下扩散在GaAs阱层中的Be受主将发生电离,成为带负电荷的受主离子,同时也向量子阱价带的子带中引入空穴。带负电荷的扩散受主离子和价带子带中的空穴,它们都是带电粒子在GaAs阱层中按库伦定律激发电场。相比较而言,对于无掺杂同结构量子阱,在空穴的薛定谔中增加了一个额外的微扰势,从而使无掺杂的量子阱价带的子带有所改变。在有效质量和包络函数近似下,通过循环迭代方法,数值求解了既满足薛定谔方程又满足泊松方程的空穴波函数,找出了自洽、收敛的空穴子带的能量本征值。计算发现考虑到这种额外微扰势,重空穴基态子带hh的能量有一个电子伏特变化,并且随着掺杂受主剂量的增加,重空穴基态子带hh向着价带顶红移,计算结果与实验测量符合得很好。     

光学材料 光电功能材料

O472．3 2005010713 一种特殊的非对称量子阱中的电光效应=Electro-optic effects in special asymmetric quantum wells[刊,中]/俞友宾(广州大学桂花岗校区物理系．广东,广州(510405))．郭康贤…∥发光学报．-2004,25(1)．-14-18 运用密度矩阵方法推导出了特殊非对称量子阱中电光系数的解析表达式,并以典型的GaAs／AlGaAs非对称量子阱为例进行了数字计算。计算结果表明,量子阱的非对称性随着参数a的增大而增强,随着参数V0的增大而     

Be掺杂对InGaAsN/GaAs量子阱性能的提高

InGaAsN/GaAs量子阱中进行铍(Be)元素重掺杂能显著提高其光学性质,并且发光波长发生了红移.X射线衍射摇摆曲线清楚地证实了铍掺杂抑制了InGaAsN(Be)/GaAs量子阱在退火过程中的应力释放.对比退火前,退火后的没有进行铍掺杂的量子阱样品的量子阱的X射线摇摆曲线衍射峰明显向GaAs衬底峰偏移;而对于掺铍的量子阱样品而言,这样的偏移要小很多.     

应力导致InAs/In0.15Ga0.85As量子点结构中 In0.15Ga0.85As阱层的合金分解效应研究

利用固源分子束外延技术,在In0.15Ga0.85As/GaAs量子阱生长了两个InAs/In0.15Ga0.85As量子点(DWELL)样品.通过改变其中一个InAs DWELL样品中的In0.15Ga0.85As阱层的厚度和生长温度,获得了量子点尺寸增大而且尺寸分布更均匀的结果.结合光致发光光谱(PL)和压电调制光谱(PzR)实验结果,发现该样品量子点的光学性质也同时得到了极大的优化.基于有效质量近似的数值计算结果表明:量子点后生长过程中应力导致In0.15Ga0.85As阱层合金分解机理是导致量子点尺寸和光学性质得到优化的主要原因.     

Be掺杂对InGaAsN/GaAs量子阱性能的提高（英文）

InGaAsN/GaAs量子阱中进行铍(Be)元素重掺杂能显著提高其光学性质,并且发光波长发生了红移。X射线衍射摇摆曲线清楚地证实了铍掺杂抑制了InGaAsN(Be)/GaAs量子阱在退火过程中的应力释放。对比退火前,退火后的没有进行铍掺杂的量子阱样品的量子阱的X射线摇摆曲线衍射峰明显向GaAs衬底峰偏移;而对于掺铍的量子阱样品而言,这样的偏移要小很多。     

基于量子限制的受主带间跃迁太赫兹探测器的制备与测量

使用分子束外延生长设备,在GaAs（100）衬底上生长了量子阱宽度为3 nm的GaAs/AlAs多量子阱样品,并在量子阱层中央进行了Be受主的δ-掺杂。根据量子限制受主从束缚态到非束缚态之间的跃迁,设计并制备了δ-掺杂Be受主GaAs/AlAs多量子阱太赫兹光探测器原型器件。在4.2 K温度下,分别对器件进行了太赫兹光电流谱和暗电流-电压曲线的测量。在6 V直流偏压下,空穴载流子沿量子阱层方向输运。当正入射激光频率为6.8 THz时,器件响应率为2×10^-4 V/W（2 μA/W）。通过器件的暗电流-电压曲线计算了器件全散粒噪声电流,在4.2 K、6 V直流偏压下,全散粒噪声电流为5.03 fA·Hz^-1/2。     

势垒硅掺杂对GaN基LED极化电场及其光电性能的影响

势垒硅掺杂对InGaN量子阱中的电场及LED器件的光电性能有着重要的影响。采用6×6 K·P方法计算了不同势垒硅掺杂浓度对量子阱中电场的变化,研究表明当势垒硅掺杂浓度>1e¹⁸ cm^-3时,阱垒界面处的电场强度会变大,这主要是由于硅掺杂浓度过高导致量子阱中界面电荷的聚集。进一步发现随着势垒掺杂浓度的升高,总非辐射复合随之增加,其中俄歇复合增加,而肖克莱-霍尔-里德复合随之减少,这是由于点陷阱的增大形成了缺陷能级。电流电压曲线表明势垒掺杂可有效改善GaN基LED的工作电压,这归于掺杂浓度的提高改善了载流子的传输特性。当掺杂浓度为1e¹⁸ cm^-3时,获得了较高的内量子效率,这主要是由于适当的势垒掺杂降低了量子阱中界面电荷的损耗。     

各向异性抛物势对非对称半指数量子阱中杂质极化子基态能量的影响

当非对称半指数量子阱中在阱的生长方向存在非对称半指数受限势,而在垂直于阱的生长方向存在各向异性抛物受限势时,我们理论上研究了类氢杂质対非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子基态能量性质的影响.应用线性组合算符方法和两次幺正变换导出了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量.我们挑选非对称半指数GaAs半导体量子阱晶体为例,计算了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量与库仑杂质势的强度,非对称半指数受限势的两个正参数和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度变换关系.通过数值我们发现非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量随库仑杂质势的强度的增加而增大,杂质极化子的基态能量是参量U₀和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度的的增函数,而它是参量σ的减函数.表现了奇特的量子尺寸限制效应.